C4光合成のATPコストを補償する副次的電子伝達経路の制御機構の解明

2022年度は、C4植物フラベリアのNDH抑制株を材料に、弱光条件で栽培した際の表現型の確認及び観察される表現型とATP生成能との相関性の検証、NDH抑制株におけるATP生成能の低下を検証するための形質転換植物の作成を実施した。研究開始後まず、先行研究で報告された、フラベリアのNDH抑制株を弱光条件で栽培した場合の表現型、すなわち光合成能力の低下や生育遅延について再現性を確認した。その結果、葉のタンパク質量やクロロフィル含量の低下、生育の遅延を確認することができた。そこで、NDH抑制株においてATP生成能の低下が見られるか、葉抽出液中のATPの蓄積量を測定した。しかしながら、野生株とNDH抑制株の間で差を認めることは出来なかった。最新のシロイヌナズナを用いた先行研究において、光照射下で光合成電子伝達に由来する葉緑体のATP濃度は、ミトコンドリアの電子伝達に由来する細胞質のATP濃度の４分の１以下であることが報告されている。従って、葉全体からの抽出物を用いた測定では、NDHを介した光合成循環的電子伝達に由来する葉緑体内のATP濃度差を検出するのは困難と考えられた。そこで、生きた細胞内で葉緑体局所的なATP濃度を検出する方法へと計画を変更した。具体的には、細胞内のATPと結合することでFRETシグナルを生じることによりATP濃度を検出することのできるATPセンサータンパク質を、フラベリアの野生株及びNDH抑制株の葉緑体で過剰発現させ、光照射後のFRETシグナルを共焦点顕微鏡で観察を行う。2022年度中はATPセンサータンパク質の遺伝子発現ベクターを完成させ、アグロバクテリウム法によるフラベリアへの導入をおこなった。

2022年度は、C4植物フラベリアのNDH抑制株を材料に、弱光条件で栽培した際の表現型の確認及び観察される表現型とATP生成能との相関性の検証、NDH抑制株におけるATP生成能の低下を検証するための形質転換植物の作成を実施した。研究開始後まず、先行研究で報告された、フラベリアのNDH抑制株を弱光条件で栽培した場合の表現型、すなわち光合成能力の低下や生育遅延について再現性を確認した。その結果、葉のタンパク質量やクロロフィル含量の低下、生育の遅延を確認することができた。そこで、NDH抑制株においてATP生成能の低下が見られるか、葉抽出液中のATPの蓄積量を測定した。しかしながら、野生株とNDH抑制株の間で差を認めることは出来なかった。最新のシロイヌナズナを用いた先行研究において、光照射下で光合成電子伝達に由来する葉緑体のATP濃度は、ミトコンドリアの電子伝達に由来する細胞質のATP濃度の４分の１以下であることが報告されている。従って、葉全体からの抽出物を用いた測定では、NDHを介した光合成循環的電子伝達に由来する葉緑体内のATP濃度差を検出するのは困難と考えられた。そこで、生きた細胞内で葉緑体局所的なATP濃度を検出する方法へと計画を変更した。具体的には、細胞内のATPと結合することでFRETシグナルを生じることによりATP濃度を検出することのできるATPセンサータンパク質を、フラベリアの野生株及びNDH抑制株の葉緑体で過剰発現させ、光照射後のFRETシグナルを共焦点顕微鏡で観察を行う。2022年度中はATPセンサータンパク質の遺伝子発現ベクターを完成させ、アグロバクテリウム法によるフラベリアへの導入をおこなった。